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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS –...
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UNIEVANGÉLICA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MAYKON WEMERSON FERREIRA DO NASCIMENTO
RANEERE RAMOS GUEDES JUNIOR
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS MÉTODOS ABCP E
EPUSP/IPT DE DOSAGEM DE CONCRETO DE CIMENTO
PORTLAND
ANÁPOLIS / GO
2017
MAYKON WEMERSON FERREIRA DO NASCIMENTO
RANEERE RAMOS GUEDES JUNIOR
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS MÉTODOS ABCP E
EPUSP/IPT DE DOSAGEM DE CONCRETO DE CIMENTO
PORTLAND
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO SUBMETIDO AO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA UNIEVANGÉLICA
ORIENTADOR: ISA LORENA SILVA BARBOSA
ANÁPOLIS / GO: 2017
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por ter me dado forças e sabedoria para chegar até
o fim dessa jornada. Agradeço aos meus pais, que sempre estiveram ao meu lado me dando
apoio e incentivo para que fosse possível eu concluir minha faculdade, sem eles não seria
possível realizar esse feito, obrigado por terem me ensinado todos os bons valores, que hoje
levo comigo para onde quer que eu vá. A minha irmã, que sempre me ajudou desde o início,
mesmo estando longe, contribuiu para que esse dia chegasse. Dedico também esse trabalho, a
todos os professores da UniEvangélica, que sem os seus conhecimentos e ensinamentos, não
seria possível ter um ótimo aprendizado. Enfim, agradeço todas as pessoas que fizeram parte
dessa etapa decisiva em minha vida, familiares e amigos. Muito obrigado a todos.
Maykon Wemerson Ferreira do Nascimento
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter me dado a glória de chegar até aqui e sempre ter me
abençoado durante as minhas conquistas. Aos meus pais, por serem o meu alicerce, não
deixando nunca desistir dos meus objetivos. Agradeço por terem me ensinado que a maior
riqueza de uma pessoa são os estudos.
Raneere Ramos Guedes Junior
RESUMO
Este trabalho apresenta um estudo de análise comparativa entre dois métodos de
dosagem de concreto de cimento Portland. Inicialmente é feito um breve histórico sobre o
concreto, apontando pontos importantes como o seu surgimento, o momento em que o
concreto ganha prestígio na construção civil em relação aos demais materiais, até que se torne
hoje o material mais utilizado em obras em todo o mundo. É citado os principais
pesquisadores e estudos realizados neste seguimento, e como se deu o surgimento dos
métodos ABCP e EPUSP/IPT, que são objetos de estudo neste trabalho. Os métodos ABCP e
EPUSP/IPT, foram escolhidos para o desenvolvimento desta pesquisa, por serem referências
no mercado de trabalho no Brasil. A descrição de cada método é feita de forma detalhada e
bem explicativa, seguindo um roteiro de cálculo bem definido, apresentando os parâmetros e
propriedades que definem cada um dos métodos. Em seguida é realizado um estudo individual
de cada método, com estudo teórico e experimental, utilizando os mesmos materiais
constituintes, com objetivo de determinar a melhor proporção da mistura, as principais
caraterísticas e propriedades do concreto, no estado fresco e endurecido, trabalhabilidade e
resistência a compressão são as principais características a serem observadas e analisadas.
Para maior riqueza de informação e entendimento do comportamento do concreto, consta
também neste trabalho a caracterização de todos os materiais constituintes da mistura,
realizada em estudos feitos em laboratório, seguindo todas as orientações técnicas exigidas
pelas suas referidas normas. O estudo foi desenvolvido para concretos convencionais e usuais
em obras, com resistência a compressão de 20, 25 e 30 Mpa e abatimento de 60 ± 10 mm,
todos os resultados foram obtidos por ensaios em laboratório, com auxílio de ferramentas e
equipamentos devidamente adequados, os dois métodos de dosagem apresentou dentro de
suas características e particularidades, resultados similares quanto a resistência a compressão
e resultados diferentes em relação a trabalhabilidade.
PALAVRAS-CHAVE:
Concreto. Dosagem de concreto. Método de dosagem. ABCP. EPUSP/IPT.
ABSTRACT
This work presents a comparative study between two methods of dosing of Portland
cement concrete. Initially a brief history is made about concrete, pointing out important points
such as its emergence, the moment in which the concrete gains prestige in the civil
construction in relation to the other materials, until today becomes the most used material in
works around the world. It is pointed out the main researchers and studies carried out in this
follow-up, and how the ABCP and EPUSP / IPT methods emerged, which are objects of study
in this work. The ABCP and EPUSP / IPT methods were chosen for the development of this
research, since they are references in the labor market in Brazil. The description of each
method is detailed and very explanatory, following a well-defined calculation route,
presenting the parameters and properties that define each of the methods. Then, an individual
study of each method is carried out, with a theoretical and experimental study, using the same
constituent materials, in order to determine the best mixing ratio, the main characteristics and
properties of the concrete, in the fresh and hardened state, workability and strength are the
main characteristics to be observed and analyzed. For the greater wealth of information and
understanding of the behavior of the concrete, this work also includes the characterization of
all the constituent materials of the mixture, carried out in studies done in a laboratory,
following all the technical guidelines required by said standards. The study was developed for
conventional and usual concretes in works, with compressive strength of 20, 25 and 30 Mpa
and reduction of 60 ± 10 mm, all the results were obtained by laboratory tests, with the aid of
properly adapted tools and equipment, the two dosing methods presented, within their
characteristics and particularities, similar results regarding the compressive strength and
different results in relation to the workability.
KEYWORDS:
Concrete. Concrete dosing. Method of dosing. ABCP. EPUSP/IPT.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Curva de Abrams..................................................................................................... 25
Figura 2 – Fluxograma de dosagem do método EPUSP/IP ...................................................... 29
Figura 3 – Diagrama de Dosagem ............................................................................................ 33
Figura 4 - Amostra dos materiais utilizados no ensaio de granulometria ............................... 37
Figura 5 - Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria da areia......................................... 37
Figura 6 - Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria da brita .......................................... 38
Figura 7 - Diagrama de dosagem ............................................................................................ 48
Figura 8 – Ensaio de abatimento (Slump test) .......................................................................... 53
Figura 9 – Corpos de prova ...................................................................................................... 53
Figura 10 – Cura do concreto câmara úmida ............................................................................ 54
Figura 11 – Ensaio de resistência a compressão dos corpos de prova ..................................... 54
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Tipos de cimento Portland normatizados no Brasil ............................................... 18
Quadro 2 – Exigências físico-mecânicas dos cimentos segundo as normas brasileiras ........... 19
Quadro 3 – Exigências químicas dos cimentos segundo as normas brasileiras ....................... 19
Quadro 4 – Classes de agressividade ambiental ....................................................................... 21
Quadro 5 - Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto.............. 22
Quadro 6 – Desvio-padrão Sd .................................................................................................. 23
Quadro 7 – Características dos materiais ................................................................................. 40
Quadro 8 – Relação água/cimento em função dos traços ......................................................... 47
Quadro 9 – Resultados do ensaio de resistência a compressão ................................................ 47
Quadro 10 – Ensaio de resistência à compressão e abatimento (ABCP) ................................. 55
Quadro 11 – Ensaio de resistência à compressão e abatimento (EPUSP/IPT) ......................... 55
Quadro 12 – Relação de custo dos materiais ............................................................................ 56
LISTA DE TABELA
Tabela 1– Abatimento do concreto em função ao elemento estrutural .................................... 23
Tabela 2 – Consumo de água em função do diâmetro máximo do agregado e do abatimento da
mistura (l/m³) ............................................................................................................................ 26
Tabela 3 – Volume compactado seco (Vc) do agregado graúdo por m³ de concreto ............... 27
Tabela 4 – Análise de granulometria da areia .......................................................................... 38
Tabela 5 - Análise de granulometria da brita 0 ........................................................................ 39
LISTA DE ABREVIATURA E SIGLA
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland
ACI American Concrete Institute
NM Norma Mercosul
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
EPUSP Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
NBR Norma Brasileira Regulamentadora
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 13
1.1 JUSTIFICATIVA............................................................................................................ 14
1.2 OBJETIVOS.................................................................................................................... 14
1.2.1 Objetivo geral ........................................................................................................... 14
1.2.2 Objetivos específicos ................................................................................................ 14
1.3 METODOLOGIA............................................................................................................ 15
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO.................................................................................... 15
2 CONCRETO ...................................................................................................................... 17
2.1 HISTÓRICO.................................................................................................................... 17
2.2 COMPOSIÇÃO DO CONCRETO................................................................................. 17
2.2.1 Cimento Portand brasileiro ..................................................................................... 18
2.2.2 Agregados .................................................................................................................. 20
3 DOSAGEM DE CONCRETO EXPERIMENTAL ........................................................ 21
3.1 REQUISITOS E CONDIÇÕES INICIAIS PARA DOSAGEM DO CONCRETO....... 21
3.2 MÉTODO DE DOSAGEM ABCP................................................................................. 24
3.2.1 Desenvolvimento do método .................................................................................... 24
3.3 MÉTODO DE DOSAGEM EPUSP/IPT......................................................................... 28
3.3.1 Desenvolvimento do método .................................................................................... 29
3.4 SEQUÊNCIA DE ATIVIDADES NO LABORATÓRIO.............................................. 34
3.4.1 Sequência de atividades do método ABCP ............................................................ 34
3.4.2 Sequência de atividades do método EPUSP/IPT ................................................... 34
4 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE DOSAGEM DO CONCRETO .............................. 36
4.1 MATERIAIS UTILIZADOS E SUAS CARACTERÍSTICAS...................................... 36
4.1.1 Ensaio de caracterização dos agregados ................................................................ 36
4.1.1.1 Ensaio de granulometria dos agregados ................................................................... 36
4.1.1.2 Ensaio de massa específica e massa unitária ........................................................... 39
4.1.1.3 Ensaio de umidade da areia...................................................................................... 40
4.2 EXEMPLO DE APLICAÇÃO MÉTODO ABCP........................................................... 41
4.2.1 Dodagem para o concreto com fck de 20 Mpa: ..................................................... 41
4.2.2 Dodagem para o concreto com fck de 25 Mpa: ..................................................... 43
4.2.3 Dodagem para o concreto com fck de 30 Mpa: ..................................................... 45
4.3 EXEMPLO DE APLICAÇÃO MÉTODO EPUSP/IPT................................................. 47
4.3.2 Dodagem para o concreto com fck de 20 Mpa: ..................................................... 48
4.3.1 Dodagem para o concreto com fck de 25 Mpa: ..................................................... 49
4.3.3 Dodagem para o concreto com fck de 30 Mpa: ..................................................... 51
4.4 RESULTADOS E ANÁLISE DO EXPERIMENTO..................................................... 52
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................ 57
5.1 PROPOSTAS PARA ESTUDOS FUTUROS ...............................................................58
REFERÊNCIAS .................................................................................................................... 59
ANEXO .................................................................................................................................. 61
13
1 NTRODUÇÃO
O concreto é um material de construção constituído por uma mistura de um
aglomerante com um ou mais materiais inertes e água. Quando recém-misturado, deve
oferecer condições tais de plasticidade que facilitem as operações de manuseio indispensáveis
ao lançamento nas formas, adquirindo, com o tempo, pelas reações que então se processarem
entre aglomerante e água, coesão e resistência (PETRUCCI, 1982).
Frequentemente confunde-se cimento e concreto. O cimento é um composto químico
seco, finamente moído, que ao ser misturado com água reage lentamente formando um novo
composto, desta vez, sólido. Já o concreto é um material formado pela mistura de cimento,
agregado miúdo, agregado graúdo, água e, eventualmente, aditivos (ABESC, 2007).
Devendo apresentar características e propriedades compatíveis com o fim a que se
destina, dentro dos limites econômicos de cada obra, exige o concreto, de seu executor, um
perfeito conhecimento das propriedades e qualidade dos materiais constituintes e da
proporção destes, bem como da técnica de seu preparo e uso (PETRUCCI, 1982).
O concreto é um dos poucos materiais de construção em que os engenheiros civis e
arquitetos ainda tem acesso a sua produção, quer seja no canteiro de obras ou em usinas de
concreto, podendo interferir diretamente nas especificações e produção do material,
aumentando o desempenho mecânico, da durabilidade e das condições de aplicação do
material (HELENE E ANDRADE, 2010).
A proporção dos materiais constituintes é obtida através de métodos de dosagem,
seja experimental, baseado em ensaios laboratoriais, ou não experimental, baseado apenas na
experiência do construtor. Quanto a sua fabricação, pode ser produzido tanto em usinas, onde
se tem um maior controle na qualidade final do concreto, como também no próprio canteiro
de obras, com um controle, na maioria das vezes, menos rigoroso (PETRUCCI, 1982).
Em qualquer método de dosagem experimental utilizado na produção do concreto, o
resultado final é a proporção em massa dos diversos constituintes, em relação a massa de
cimento. Esta proporção é denominada de traço unitário em massa TUM (HELENE E
ANDRADE, 2010).
A dosagem não experimental, geralmente é adotada em obras afastadas dos centros
mais adiantados, onde não é possível recorrer a estudos aprofundados em laboratórios, mas,
mesmo aí, deve o engenheiro ater-se a certas regras fundamentais, a fim de garantir o máximo
aproveitamento dos materiais de que dispõe (PETRUCCI, 1982).
14
Hoje encontram-se várias metodologias para dosagem de concreto de cimento
Portland, dentre elas, no Brasil se destaca o método ABCP, um dos mais utilizados pelos
profissionais da construção civil. Publicado em 1984 pela Associação Brasileira de Cimento
Portland e elaborado pelo engenheiro Públio Penna Firme Rodrigues, este método teve como
base um método americano proposto pela American Concrete Institute (BOGGIO, 2000).
Outro método com ampla aceitação no Brasil é o método IPT, desenvolvido
inicialmente no Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, e posteriormente
revisado e atualizado pela Escola Politécnica da USP, passando a ser denominado EPUSP/IPT
(VANDERLEY,2005).
Atualmente, deve-se considerar como materiais passíveis de uso nos concretos e
possíveis de serem utilizados em um estudo de dosagem: os vários tipos de cimentos, os
agregados miúdos, os agregados graúdos, a água, o ar incorporado, o ar aprisionado, os
aditivos, as adições, os pigmentos e as fibras (TUTIKIAN E HELENE, 2011).
1.1 JUSTIFICATIVA
A escolha deste tema se deu devido à ampla aplicação do concreto na construção
civil, e a importância que se tem em aprofundar estudos e conhecimentos no que se diz
respeito à sua composição e às metodologias mais usuais empregadas na sua dosagem.
Existem poucos estudos comparativos sobre métodos de dosagem que apresentam de forma
prática, resultados, características e propriedades, quando são utilizados os mesmos materiais
para diferentes metodologias. Por isso a necessidade de estudar e analisar cada um desses
métodos.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo geral
O presente trabalho tem como objetivo geral apresentar uma análise comparativa
entre os métodos ABCP e EPUSP/IPT de dosagem de concreto de cimento Portland, e
apresentar o desempenho de cada método.
1.2.2 Objetivos específicos
15
• Caracterizar os materiais constituintes do concreto;
• Analisar individualmente os métodos propostos para o estudo;
• Apresentar exemplos práticos através dos métodos de dosagem em questão;
• Exibir os resultados obtidos através de ensaios de abatimento e resistência à
compressão realizados em laboratório.
1.3 METODOLOGIA
Para elaboração da monografia foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o
assunto, consultando-se obras já consagradas no meio técnico, artigos científicos divulgados
em anais de congresso e na internet. Foi desenvolvido um estudo teórico de cada um dos
métodos em questão, apresentando de forma detalhada cada uma de suas etapas para a
aplicação no processo de trabalho, demostrando as principais características e propriedades.
A parte experimental do trabalho foi realizada no laboratório de pesquisas, com a finalidade
de aplicar os métodos de dosagem, apresentar a caracterização dos materiais que compõe o
concreto e realizar os devidos ensaios, ensaio de abatimento (slump) do tronco de cone,
ensaio de resistência a compressão, utilizando o auxílio de equipamentos e ferramentas.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
No capítulo 2 é apresentada uma pequena definição do concreto, um breve histórico
do início de sua aplicação até os dias atuais, onde se teve um desenvolvimento tecnológico ao
longo dos anos e a definição dos materiais que o compõe (cimento Portland, areia, brita e
aditivos).
No capítulo 3 são apresentados os métodos de dosagem ABCP e EPUSP/IPT
apresentando as particularidades, as etapas e procedimento de cada um dos métodos de forma
bem detalhada e explicativa, de forma a ser utilizado para a obtenção da mistura ideal do
concreto. Afim de atender as condições exigidas em projeto, também são apresentados os
requisitos e condições iniciais para a dosagem e as sequências de atividades desenvolvidas em
laboratório.
No capítulo 4 são apresentados exemplos práticos de dosagem de concreto utilizando
os dois métodos abordados nessa dissertação, com desenvolvimento teórico e experimental,
16
também foi realizado um estudo de caracterização dos materiais definindo suas propriedades
especificas, por meio de ensaios de granulometria, massa específica e massa unitária. Além
disso, foi apresentado os resultados finais, obtidos durante o estudo.
E por fim, o capítulo 5 apresenta a conclusão do trabalho, onde é feito todas as
considerações finais e análise dos métodos de dosagem, apontando suas características e
desenvolvimento durante todo o processo de dosagem do concreto.
17
2 CONCRETO
O concreto é o material mais utilizado na construção civil. É uma rocha artificial
formada por uma mistura de agregados graúdos, miúdos e material ligante, podendo ter ainda
aditivos químicos e minerais. O material aglomerante normalmente utilizado na composição
do concreto é o cimento Portland misturado com água (SHEHATA, 2005).
O concreto fresco deve ter uma trabalhabilidade adequada às condições de
utilização definidas pelo transporte, lançamento e adensamento. O concreto endurecido deve
ter suas características definidas pela resistência aos esforços mecânicos a que será submetido
pelas questões relativas a durabilidade (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011).
2.1 HISTÓRICO
O concreto como material de construção é empregado desde a época do Império
Romano, quando se utilizavam as misturas de cal e cinza vulcânica nas suas edificações
(ASSUNÇÃO, 2002).
O concreto da era atual teve início somente após a patente do cimento Portland por
John Aspdin12 em 1824 na Inglaterra. Nesses primeiros anos, mesmo nos Estados Unidos,
França e Inglaterra, que eram as três nações mais desenvolvidas da época, pouca aplicação
significativa teve, destacando-se as patentes dos franceses Joseph-Louis Lambot, em 1855
(HELENE E ANDRADE, 2010).
Nos dias atuais, com a evolução dos materiais, das técnicas de cálculos estruturais e
o desenvolvimento de novas técnicas construtivas, era de se esperar que as “receitas” de
concreto fossem esquecidas no tempo. No entanto, não é isso que acontece nas pequenas e
médias obras da construção civil. Pelo que se percebe, as “receitas” ainda vão perdurar em
nossos canteiros por muito tempo (ASSUNÇÃO, 2002).
2.2 COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
O concreto de Cimento Portand deve conter cimento, água e agregados, além da
possibilidade de contar com aditivos, pigmentos, fibras, agregados especiais e adições
minerais, cujos empregos tornam-se cada vez mais frequente nos concretos atuais. A
proporção entre os diversos constituintes é buscada pela tecnologia do concreto, para atender
18
simultaneamente as propriedades mecânicas, físicas e de durabilidade requeridas para o
concreto (HELENE E ANDRADE, 2010).
2.2.1 Cimento Portand brasileiro
Com suas normas de cimento baseadas no modelo europeu, que conta atualmente
com vinte e sete tipos de cimentos normalizados pelo CEN (EN 197-1:2000), o Brasil possui
mais de oito tipos básicos de Cimento Portand normatizados, os quais com seus subtipos e
classe de resistências chegam a mais de duas dezenas disponíveis para as mais variáveis
aplicações (BATAGIN, 2011).
O quadro 1 apresenta os tipos de cimentos com suas nomenclaturas e conteúdo de
constituintes especificados em normas (BATAGIN, 2011).
Quadro 1 – Tipos de cimento Portland normatizados no Brasil
(*) Composição depende do tipo original do qual é derivado.
** Outro tipo de cimento branco é também produzido: Cimento Portland Branco não Estrutural (CPB).
Fonte: BATTAGIN, 2011
Os quadros 2 e 3 apresentam as especificações técnicas respectivamente físico-
mecânicas e químicas para os cimentos Portland nacionais, segundo as normas brasileiras
(BATAGIN, 2011).
19
Quadro 2 – Exigências físico-mecânicas dos cimentos segundo as normas brasileiras
(1) Ensaio facultativo
(2) Outras características podem ser exigidas, como calor de hidratação, inibição da expansão devido a reação álcali-agregado,
resistência a meios agressivos, tempos máximos de início de pega.
Fonte: BATTAGIN, 2011
Quadro 3 – Exigências químicas dos cimentos segundo as normas brasileiras
(*) SO3 ≤ 3,5% para C3A ≤ 8,0% e SO3 ≤ 4,5% para C3A > 8,0%.
Fonte: BATTAGIN, 2011
20
2.2.2 Agregados
Agregados é a denominação genérica dada aos materiais que são acrescentados ao
cimento e à agua para se obterem as argamassas e os concretos (RIBEIRO, PINTO E
STARLING, 2011).
São materiais granulares, sem forma e volume definidos, geralmente inertes, de
dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia. São agregados, as
rochas britadas, os fragmentos rolados no leito dos cursos d’água e os materiais encontrados
em jazidas, provenientes de alterações de rochas (PETRUCCI, 1982).
Os agregados podem ser classificados do ponto de vista de sua origem e, neste caso,
podem ser divididos em naturais e artificiais, e segundo tamanho, em agregados miúdos e
agregados graúdos (PETRUCCI, 1982).
Entende-se por agregados miúdos àqueles cujos os grãos passam pela peneira ABNT
4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT 0,15 mm, podem ser exemplificados pelas areias de
uma maneira geral. Quanto aos agregados graúdos, são aqueles cujos os grãos passam pala
peneira ABNT 76 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm, como exemplos podem ser
citadas as britas (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011).
21
3 DOSAGEM DE CONCRETO EXPERIMENTAL
Dosagem ou traço de concreto é a determinação da mistura ideal e mais econômica
de um concreto, com características capazes de atender às condições de serviço, utilizando os
materiais disponíveis na região (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011).
Em princípio, os requisitos básicos usuais a serem atendidos são: resistência
mecânica, mais especificamente a resistência à compressão; trabalhabilidade, adequada a cada
situação específica; durabilidade, frente às solicitações às quais o concreto será exposto
durante sua vida útil; e a deformabilidade, necessária à estrutura especificada (TUTIKIAN E
HELENE, 2011).
3.1 REQUISITOS E CONDIÇÕES INICIAIS PARA DOSAGEM DO CONCRETO
As estruturas de concretos devem ser projetas e contruídas de modo que, sob as
condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado
em projeto, apresentem segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período de
vida útil de acorodo com a norma ABNT NBR 6118.
A classe de agressividade ambiental é estabelecida de acorodo o apresentado no
quadro 4 para os projetos de estrturas correntes ABNT NBR 6118.
Quadro 4 – Classes de agressividade ambiental
Fonte: ABNT NBR 6118, 2014
22
Segundo a ABNT NBR 6118, o quadro 5 apresenta valores correspondentes a classe
de agressividade e qualidade do concreto, o qual interfere diretamente na durabilidade das
estruturas, esses requisitos são validos somente para concretos executados com cimento
Portland, conforme seu tipo de classe.
Quadro 5 - Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto
Fonte: ABNT NBR 6118, 2014
A resistência média prevista para a dosagem do concreto não é diretamente o fck e
sim o fcj.
Para a determinação da resistência de dosagem, fc,28, adota-se a equação 1
recomendada na NBR 12655 (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011):
𝑓𝑐𝑗 = 𝑓𝑐𝑘 + 1,65 ∗ 𝑆𝑑 Eq. (1)
Onde,
• Fck = resistência característica do concreto à compressão, em Mpa;
• Fcj = resistência média do concreto à compressão, prevista para idade de j
dias, em Mpa;
• Sd = é o desvio-padrão da dosagem, em Mpa.
O valor do desvio-padrão é em função do rigor da produção do concreto, de acordo
com o a medição dos materiais do concreto e a verificação do teor de umidade dos agregados
(Quadro 6).
23
Quadro 6 – Desvio-padrão Sd
Fonte: Próprios autores, 2017
O ensaio de abatimento do tronco de cone permite à avaliação da consistência e
verificação da coesão e fluidez da mistura. Este parâmetro muita das vezes é definido em
função da densidade da armadura do elemento estrutural. A tabela 1 mostra alguns valores de
abatimento que podem ser utilizados em função das peças a serem concretadas
(ASSUNÇÃO,2002).
Tabela 1– Abatimento do concreto em função ao elemento estrutural
Fonte: Assunção, 2002
Calculada a resistência de dosagem e definido os parâmetros iniciais, deve-se adotar
um dos métodos de dosagem experimental para definir as proporções adequadas dos materiais
que vão compor o concreto (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011).
24
3.2 MÉTODO DE DOSAGEM ABCP
Este método, baseado no texto da Norma ACI 211.1-81 (Revised 85) - Standard
Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete, constitui-se
numa adaptação prática do método americano às condições brasileiras e permite a utilização
de agregados graúdos britados e areia de rio que se enquadram na norma NBR 7211 (ABNT,
1983ª) - Agregados para concreto (BOGGIO, 2000).
Desta forma o método, que considera tabelas e gráficos elaborados a partir de valores
médios de resultados experimentais, constitui-se numa ferramenta de dosagem de concretos
convencionais, adequada aos materiais mais utilizados em várias regiões do Brasil (BOGGIO,
2000).
O método da ABCP/ACI preocupa-se com a trabalhabilidade através de diversos
fatores relativos aos materiais, às condições de execução e adensamento e às dimensões das
peças. Um conceito fundamental abordado pelo método é aquele que vincula, para cada
granulometria da areia e cada tamanho máximo de agregado graúdo, um valor máximo do
volume de agregado compactado seco por m3 de concreto (BOGGIO, 2000).
3.2.1 Desenvolvimento do método
Calculada a resistência de dosagem, utiliza-se o método de dosagem ABCP para
definir as proporções adequadas de cimento, areia, brita e água que vão compor o concreto. A
partir dessa dosagem inicial, deverão ser feitos os ajustes necessários para a obtenção de um
concreto resistente, durável, trabalhável e econômico (RIBEIRO, PINTO E STARLING,
2011).
Etapa 1 – Fixação da relação água-cimento, a/c, através da Curva de Abrams
apresentada na (Figura 1) (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011):
Relação água-cimento = A/C
A resistência à compressão é o principal parâmetro da resistência mecânica a ser
considerado. O valor da relação água/cimento é estimado com base na curva de Abrams, que
por sua vez, deve ser determinado em função do tipo de cimento (GUERRA, 2015).
25
Figura 1 – Curva de Abrams
Fonte: Guerra, 2015
Etapa 2 – Determinação da quantidade de água, Aágua, necessária para fornecer ao
concreto fresco uma consistência seca a plástica (Tabela 2) (RIBEIRO, PINTO E
STARLING, 2011):
A quantidade de água necessária para que a mistura fresca adquira uma determinada
consistência, medida pelo abatimento do tronco de cone, depende basicamente da
granulometria, da forma e textura dos grãos, mais especificamente, da área específica do
agregado total da mistura (GUERRA, 2015).
Devido à dificuldade em expressar matematicamente o consumo de água na mistura
por meio de uma lei matemática, este trabalho apresenta como estimativa inicial do consumo
de água por metro cúbico de concreto a tabela 2, que devem ser ajustadas por experiências
prévias ou por meio de tentativas utilizando o ensaio do tronco de cone para atingir o
abatimento desejável (GUERRA, 2015).
.
26
Tabela 2 – Consumo de água em função do diâmetro máximo do agregado e do abatimento da mistura
(l/m³)
Fonte: Boggio, 2000
Aágua = Consumo de água (l/m³)
Etapa 3 – Definir o consumo de cimento, Ccim, calculado em função da quantidade
de água e da relação água/cimento (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011):
A estimativa do consumo de cimento pode ser determinada por meio da equação 2:
𝐶 =Aágua
𝑎 𝑐⁄ Eq. (2)
Onde,
C = consumo de cimento por metro cubico de concreto (kg/m³)
Aágua = Consumo de água (l/m³)
a/c = Relação água-cimento (kg/kg)
Etapa 4 – Determinação do consumo de agregado graúdo, Bbrita, em função do
diâmetro máximo da brita e o módulo de finura da areia (Tabela 3) (RIBEIRO, PINTO E
STARLING, 2011):
O método permite a obtenção de misturas com uma determinada consistência aliada
ao menor volume de vazios inter-grãos possíveis. A tabela 3 apresenta o volume compactado
de agregados graúdos por metro cubico de concreto, cujo os valores foram estabelecidos pela
ABCP por meio de ensaios experimentais (GUERRA, 2015).
27
Tabela 3 – Volume compactado seco (Vc) do agregado graúdo por m³ de concreto
Fonte: Boggio, 2000
Tendo obtido o valor do volume compactado seco de agregado, é possível determinar o
consumo de agregado graúdo através da equação 3:
𝐵𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎 = 𝑀𝑢 × 𝑉𝑐 Eq. (3)
Onde,
B brita = Consumo de brita (kg/m³)
Mu = Massa unitária compactada da brita (kg/m³)
Vc = Volume compactado do agregado graúdo por m³
Etapa 5 – Cálculo do consumo de agregado miúdo, A areia, para a composição de 1
m³ de concreto (RIBEIRO, PINTO E STARLING, 2011):
O consumo do agregado miúdo (Ca), quando já determinados os consumos do
cimento, água e agregado graúdo, é imediata. Isso se deve ao fato que por princípio, o volume
de concreto é formado pela soma dos volumes absolutos dos materiais que o constituem
(GUERRA, 2015).
Para 1 m³ de concreto, o volume do agregado miúdo é dado pela equação 4:
28
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1000 − (𝐶𝑐𝑖𝑚
𝛾𝑟,𝑐𝑖𝑚+
𝐵𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎
𝛾𝑟,𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎+
𝐴á𝑔𝑢𝑎
𝛾á𝑔𝑢𝑎) Eq. (4)
Onde,
γr,cim = Massa específica do cimento (kg/m³)
γr,areia = Massa específica da areia (kg/m³)
γr,brita = Massa específica da brita (kg/m³)
γr,água = Massa específica da água (kg/m³)
V areia = Volume de areia por m³
Pela equação 5 se determina o consumo de areia, Careia, por m³ de concreto:
𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 𝛾𝑟,𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 × 𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 Eq. (5)
Etapa 7 – Definição do traço de concreto em massa:
Ccim: Careia: Bbrita: Aágua
Etapa 8 – A definição do traço unitário é feita em função das relações dos diversos
componentes em relação à massa de cimento (equação 6):
1: 𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎
𝐶𝑐𝑖𝑚∶
𝐵𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎
𝐶𝑐𝑖𝑚∶
𝐴á𝑔𝑢𝑎
𝐶𝑐𝑖𝑚 Eq. (6)
3.3 MÉTODO DE DOSAGEM EPUSP/IPT
O método EPUSP/IPT, inicialmente proposto por Eládio Petrucci (1965), e
posteriormente modificado por pesquisadores do IPT, Priszkulnik, Kirilos, Terzian e Tango, e
Helene, da EPUSP, é um dos métodos mais versáteis, simples e capaz de fornecer uma
resposta positiva aos requisitos de um concreto (TUTIKIAN E HELENE, 2011).
Pode-se classificá-lo como um método teórico-experimental, em que há uma parte
experimental de laboratório, precedida por uma parte analítica de cálculo baseada em leis de
comportamentos dos concretos (TUTIKIAN E HELENE, 2011).
29
Em resumo, o método EPUSP/IPT entende que a melhor proporção entre os
agregados disponíveis é aquela que consome a menor quantidade de água para obter um dado
abatimento requerido e faz isso considerando a interferência do aglomerante (cimento +
adições) na proporção total de materiais. Portanto não se trata de obter a máxima capacidade
do esqueleto granular, mas sim de obter o mínimo consumo de água para uma requerida
consistência, o que vai resultar na máxima resistência a compressão daquele concreto
(TUTIKIAN E HELENE, 2011).
O método de dosagem EPUSP/IPT, estabelece, como resultado final de sua
aplicação, um diagrama de dosagem gráfica sobre três quadrantes onde são representadas as
leis de comportamento: Lei de Abrams, Lei de Lyse, Lei de Molinari (BOGGIO, 2000).
3.3.1 Desenvolvimento do método
O fluxograma da figura 2 apresenta os principais passos estabelecidos pelo método:
Figura 2 – Fluxograma de dosagem do método EPUSP/IP
Fonte: Ibracon, 2011
30
Esta é uma das fases mais importantes no estudo de dosagem do concreto, definir o
teor de argamassa seca (α) para obter um concreto trabalhável e com a consistência requerida,
é possível determinar a proporção de agregado miúdo e agregado graúdo:
.
Etapa 1 – Determinação do agregado miúdo, areia, equação 8:
𝑎 = 𝛼 𝑥 (1 + 𝑚) − 1 Eq. (8)
Etapa 2 – Determinação do agregado graúdo, brita, equação 9:
𝑏 = 𝑚 − 𝑎 Eq. (9)
Onde,
a = relação agregado miúdo seco/cimento em massa (kg/kg)
b = relação de agregado graúdo seco/cimento em massa (kg/kg)
α = teor de argamassa seca em %
m = (a + b) relação de agregados secos/cimento em massa (kg/kg)
Etapa 3 – Determinação da relação água/materiais secos, H, equação 10:
𝐻 = 𝑎/𝑐
1 + 𝑚 Eq. (10)
Onde,
H = relação água/materiais secos em %
a/c = Relação água-cimento (kg/kg)
m = (a + b) relação de agregados secos/cimento em massa (kg/kg)
A estimativa inicial da quantidade de água pode ser feita com base nos valores
fornecidos na tabela 4 (ASSUNÇÃO,2002).
31
Tabela 4 – Valores da relação água/mistura seca (H) em função do diâmetro dos agregados
Fonte: Assunção, 2002
Etapa 4 – Determinação do consumo de cimento por m³ de concreto equação 11:
𝐶 = 𝛾
1 + 𝑚 + 𝑎/𝑐 Eq. (11)
Onde,
γ = massa específica do concreto em (kg/m³)
m = (a + b) relação de agregados secos/cimento em massa (kg/kg)
a/c = Relação água-cimento (kg/kg)
Com os resultados obtidos e processados, deve ser construído o “Diagrama de
Dosagem”, que corresponde ao modelo de comportamento das misturas do estudo em
andamento e que facilita sobremaneira o entendimento do comportamento dessa família de
concretos de mesmo abatimento, mas com propriedades muito diferentes depois de
endurecidos (TUTIKIAN E HELENE, 2011).
Esse diagrama é valido somente para o mesmo tipo e classe de cimento, mesmos
agregados, mesmos equipamentos e manutenção das demais variabilidades e materiais sob
controle (TUTIKIAN E HELENE, 2011).
O diagrama final é representado graficamente sob três quadrantes estabelecidos
através das três leis de comportamentos expressas pelas correlações apresentadas a seguir
(assunção, 2002).
32
Lei de Abrams é a resistência de um concreto, numa determinada idade (fcj), é
inversamente proporcional a relação água-cimento, conforme a equação 12 (TUTIKIAN E
HELENE, 2011).
𝑓𝑐𝑗 = 𝑘1
𝑘2𝑎/𝑐
Eq. (12)
Lei Lyse: fixados o cimento e agregados, a concistencia do concreto fresco depende
preponderantemente da quantidade de água por m³ de concreto e pode ser, simplificadamente,
expressa pela equação 13 (TUTIKIAN E HELENE, 2011).
𝑚 = 𝑘1 + 𝑘4 𝑥 𝑎/𝑐 Eq. (13)
Lei de Molinari: o consumo de cimento por m³ de concreto varia na proporção
inversa da relação em massa seca de agregados/cimento (m), expressa pela equação 14
(TUTIKIAN E HELENE, 2011).
𝐶 = 1000
𝑘5 + 𝑘6 𝑥 𝑚 Eq. (14)
Onde,
fcj = resistência a compressão do concreto para a idade de j dias, em Mpa.
m = relação em massa seca de agregados/cimento, em kg/kg.
a/c = Relação água-cimento (kg/kg)
C = consumo de cimento por m³ de concreto adensado em kg/m³
k1, k2, k3, k4, k5 e k6 são constantes particulares de cada conjunto de mesmos materiais.
33
A figura 3 apresenta o gráfico do diagrama de dosagem para o tempo de cura de 3, 7
e 28 dias.
Figura 3 – Diagrama de Dosagem
Fonte: Assunção, 2002
Para o método EPUSP/IPT são estabelecidos alguns limites de aplicação
(TUTIKIAN E HELENE, 2011).
:
• Resistência a compressão: 5 Mpa ≤ fck ≤ 150 Mpa
• Relação a/c: 0,15 ≤ a/c ≤ 1,5
• Abatimento: 0 ≤ abatimento ≤ autoadensável
• Dimensão máxima do agregado: 4,8 mm ≤ Dmáx ≤ 100 mm
• Teor de argamassa seca: 30 % < α < 90 %
• Fator água/materiais secos: 5 % < H < 12 %
• Módulo de finura do agregado: qualquer
• Distribuição granulométrica dos agregados; qualquer
34
• Massa especifica do concreto: > 1500 kg/m³
3.4 SEQUÊNCIA DE ATIVIDADES NO LABORATÓRIO
Para a parte experimental dos métodos de dosagem apresentados, recomenda-se as
seguintes sequências de atividades a serem desenvolvidas no laboratório (IBRACON, 2011).
3.4.1 Sequência de atividades do método ABCP
1. Imprimar a betoneira com uma porção de argamassa (> 20 kg) com o traço 1:2, a/c <
0,60. Esse procedimento é feito para evitar perca de materiais.
2. Após pesar e lançar os primeiros materiais na betoneira, deve-se mistura-los durante 5
minutos. Ao final, verificar se é possível efetuar o batimento do tronco de cone.
3. Para a introdução dos materiais de modo individual dentro da betoneira, deve-se
obedecer a seguinte ordem preferencial: água (80%); agregado graúdo (100%);
cimento (100%); agregado miúdo (100%); por último adicionar o restante da água
(20%; quando necessário adicionar aditivos.
4. Moldar os corpos de prova para realizar o ensaio de resistência a compressão.
3.4.2 Sequência de atividades do método EPUSP/IPT
1. Imprimar a betoneira com uma porção de argamassa (> 20 kg) com o traço 1:2, a/c <
0,60. Esse procedimento é feito para evitar perca de materiais.
2. Após pesar e lançar os primeiros materiais na betoneira, deve-se mistura-los durante 5
minutos. Ao final, verificar se é possível efetuar o batimento do tronco de cone.
3. Para a introdução dos materiais de modo individual dentro da betoneira, deve-se
obedecer a seguinte ordem preferencial: água (80%); agregado graúdo (100%);
cimento (100%); agregado miúdo (100%); por último adicionar o restante da água
(20%; quando necessário adicionar aditivos.
4. Adicionar água aos poucos, observando e controlando até obter o abatimento
requerido.
5. Para a definição do teor ideal de argamassa, deve-se realizar o procedimento baseado
em observações praticas descrito a seguir, para cada teor de argamassa;
35
a) Passar a colher de pedreiro sobre a superfície do concreto fresco, introduzir na
massa e levantar no sentido vertical para verificar se a superfície exposta está
com vazios, indicando falta de argamassa.
b) Após o ensaio de abatimento, estando ainda o concreto com o formato de
tronco de cone, deve-se bater suavemente na lateral inferior do mesmo, com o
objetivo de verificar sua queda. Se está se realiza de forma homogêneo e
coeso, indica que o concreto está com o teor de argamassa considerado
adequado;
6. Realizar as misturas dos traços, com o teor de argamassa definitivo e determinar todas
as características do concreto fresco:
• Relação água/cimento
• Consumo de cimento por m³ de concreto
• Consumo de água por m³ de concreto
• Abatimento do tronco de cone
• Teor de argamassa seca
• Relação água/materiais secos
36
4 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE DOSAGEM DO CONCRETO
4.1 MATERIAIS UTILIZADOS E SUAS CARACTERÍSTICAS
Para a produção do concreto é necessário definir as características dos materiais a
serem utilizados na composição do concreto: cimento, areia, brita, água e aditivos quando
necessário. È realizado em ensaios laboratoriais seguindo alguns parâmetros estabelecidos por
normas da ABNT.
Foi utilizado o cimento Portland com adição de material pozolânico ( CP-II-Z-32), da
marca TOCANTINS, areia lavada e brita, da região de Anápolis-Go. Não teve a utilização de
aditivos para a confecção do concreto.
4.1.1 Ensaio de caracterização dos agregados
Para este estudo foi realizado ensaio laboratorial, para então serem determinados as
características dos materiais, foram produzidos ensaios de granulometria dos agregados,
massa específica, massa unitária e umidade da areia. Os materiais estavam completamente
secos, assim a umidade não influenciou nos resultados.
4.1.1.1 Ensaio de granulometria dos agregados
O ensaio foi realizado de acordo com a ABNT NBR 7211:2009 e NBR NM
248:2003, seguindo todos os parâmetros.
Nesta etapa foram utilizadas as peneiras de número (2,36, 1,18, 600, 300 e 150) para
o agregado miúdo e para o agregado graúdo foi utlizada as peneiras de número (3/4, 1/2, 3/8,
4) da série normal, uma balança de precisão e um recipiente para pesagem do material,
conforme a NBR 7211:2009. O processo foi realizado manualmente para o ensaio da areia e
com a utilização do vibrador de peneiras para o ensaio da brita. Os mateiriais e peneiras
utilizadas no ensaio são apresentadas nas figuras 4,5 e 6.
37
Figura 4 - Amostra dos materiais utilizados no ensaio de granulometria
Fonte: Próprios autores, 2017
Figura 5 - Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria da areia
Fonte: Próprios autores, 2017
38
Figura 6 - Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria da brita
Fonte: Próprios autores, 2017
A tabela 4 apresenta os resultados obtidos na análise da areia, para uma amostra de
500 g.
Tabela 4 – Análise de granulometria da areia
Fonte: Próprios autores, 2017
39
A tabela 5 apresenta os resultados obtidos na análise da brita 0, para uma amostra de
2,0 kg.
Tabela 5 - Análise de granulometria da brita 0
Fonte: Próprios autores, 2017
4.1.1.2 Ensaio de massa específica e massa unitária
O ensaio foi realizado de acordo com a ABNT NBR NM 26:2009, ABNT NBR NM
52:2009, ABNT NBR NM 27:2001, ABNT NBR NM 53:2003 e ABNT NBR NM 45:2006,
seguindo todos os parâmetros estabelecidos.
Massa unitária da areia: relação entre a massa do agregado introduzida no
recipiente conforme o estabelecido na norma e o volume desse recipiente.
𝛾𝑎 = 15,0
10= 1500 kg/m³
Massa específica da areia: relação entre a massa do agregado seco e seu volume.
𝛄𝐫 = 𝟓𝟎𝟎
𝟓𝟎𝟎 − 𝟑𝟎𝟗, 𝟓= 𝟐𝟔𝟐𝟎 𝐤𝐠/𝐦³
Massa unitária da brita 0: relação entre a massa do agregado introduzida no
recipiente conforme o estabelecido na norma e o volume desse recipiente.
40
𝛄𝐚 = 𝟏𝟓, 𝟎𝟎
𝟎, 𝟎𝟏= 𝟏𝟓𝟎𝟎 𝐤𝐠/𝐦³
Massa específica da brita 0: relação entre a massa do agregado seco e seu volume.
γr = 2,0
2,0 − 1,22= 2570 kg/m³
O quadro 7 apresenta os resultados obtidos do ensaio de caracterização dos materiais de forma
organizada.
Quadro 7 – Características dos materiais
Fonte: Próprios autores, 2017
4.1.1.3 Ensaio de umidade da areia
O teste foi realizado com duas amostras com massa definida, e levadas a estufa por
24 horas a uma temperatura de 100ºC.
Amostra 1:
• Massa inicial = 20,0043g
• Massa seca (após a secagem) = 19,9546g
• Umidade = 0,25%
Amostra 2:
• Massa inicial = 20,0g
• Massa seca = 19,9782g
• Umidade = 0,11%
41
Umidade média das amostras = 0,18%
4.2 EXEMPLO DE APLICAÇÃO MÉTODO ABCP
Nesta etapa foi desenvolvido os calculos de dosagem do concreto para as seguintes
resistências, 20Mpa, 25Mpa e 30Mpa. Para realizar o ensaio de resistência a compressão com
idade de 28 dias.
Abtimento requerido = 60 ± 10 mm
Condição de preparo – B, Sd = 5,5
4.2.1 Dosagem para o concreto com fck de 20 Mpa:
1. Determinação da resitêncai média fcj, de acordo com a equação 1;
fcj = 20 + 1,65 x 5,5
fcj = 29,075 Mpa
2. Determinação da relação água/cimento, a/c através da Curva de Abrams figura
1:
a/c = 0,53
3. Determinação da quantidade de água, Aágua, tabela 2:
Para Dmáx = 9,5 mm e slump = 40 a 60 mm, tem-se:
Aágua = 220 l/m³
4. Determinação do consumo de cimento, Ccim, conforme a equação 2:
𝐶𝑐𝑖𝑚 =220
0,53 = 415,1 𝑘𝑔/𝑚³
5. Determinação do consumo de agregado graúdo, Bbrita, tabela 3 e equação 3:
42
Para Dmáx = 9,5 mm e MF = 2,40, tem-se:
Vc = 0,585
𝐵𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎 = 1500 𝑥 0,585 = 877,5 𝑘𝑔/𝑚³
6. Determinação do consumo de agregado miúdo, Careia, conforme as equações 4 e
5:
Volume de areia;
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (415,1
3100+
877,5
2570+
220
1000) = 0,305 𝑚³
Consumo de areia;
𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 2620 𝑥 0,305 = 799,1 𝑘𝑔/𝑚³
7. Definição do traço de concreto em massa TM:
415,1 : 799,1 : 877,5 : 220
8. Definição do traço unitário TU, equação 6:
1 ∶ 799,1
415,1∶
877,5
415,1∶
220
415,1
1 : 1,91 : 2,11 : 0,53
9. Calculo da quantidade de materiais para a produção dos corpos de prova:
Volume de concreto necessário para moldagem de 6 corpos de prova, diamêtro 10
cm e altura 20 cm:
Vcp = 11,31 l
43
𝐶𝑐𝑖𝑚 = (11,31
13,1 +
1,922,62 +
2,112,57
+ 0,53) = 4,7 𝑘𝑔
Careia = 1,92 x 4,7 = 9,024 kg
Cbrita = 2,11 x 4,7 = 9,917 kg
Aágua = 0,53 x 4,7 = 2,49 kg
4.2.2 Dosagem para o concreto com fck de 25 Mpa:
1. Determinação da resitêncai média fcj, de acordo com a equação 1;
fcj = 25 + 1,65 x 5,5
fcj = 34,075 Mpa
2. Determinação da relação água/cimento, a/c através da Curva de Abrams figura
1:
a/c = 0,47
3. Determinação da quantidade de água, Aágua, tabela 2:
Para Dmáx = 9,5 mm e slump = 40 a 60 mm, tem-se:
Aágua = 220 l/m³
4. Determinação do consumo de cimento, Ccim, conforme a equação 2:
𝐶𝑐𝑖𝑚 =220
0,47 = 468,08 𝑘𝑔/𝑚³
5. Determinação do consumo de agregado graúdo, Bbrita, tabela 3 e equação 3:
Para Dmáx = 9,5 mm e MF = 2,40, tem-se:
Vc = 0,585
𝐵𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎 = 1500 𝑥 0,585 = 877,5 𝑘𝑔/𝑚³
44
6. Determinação do consumo de agregado miúdo, Careia, conforme as equações 4 e
5:
Volume de areia;
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (468,08
3100+
877,5
2570+
220
1000) = 0,287 𝑚³
Consumo de areia;
𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 2620 𝑥 0,287 = 751,94 𝑘𝑔/𝑚³
7. Definição do traço de concreto em massa TM:
468,08 : 751,94 : 877,5 : 220
8. Definição do traço unitário TU, equação 6:
1 ∶ 751,94
468,08∶
877,5
468,08∶
220
468,08
1 : 1,61 : 1,87 : 0,47
9. Calculo da quantidade de materiais para a produção dos corpos de prova:
Volume de concreto necessário para moldagem de 6 corpos de prova, diamêtro 10
cm e altura 20 cm:
Vcp = 11,31
𝐶𝑐𝑖𝑚 = (11,31
13,1 +
1,612,62 +
1,872,57
+ 0,47) = 5,30 𝑘𝑔
45
Careia = 1,61 x 5,3 = 8,53 kg
Cbrita = 1,87 x 5,3 = 9,90 kg
Aágua = 0,47 x 5,3 = 2,49 kg
4.2.3 Dosagem para o concreto com fck de 30 Mpa:
1. Determinação da resitêncai média fcj, de acordo com a equação 1;
fcj = 30 + 1,65 x 5,5
fcj = 39,075 Mpa
2. Determinação da relação água/cimento, a/c através da Curva de Abrams figura
1:
a/c = 0,42
3. Determinação da quantidade de água, Aágua, tabela 2:
Para Dmáx = 9,5 mm e slump = 40 a 60 mm, tem-se:
Aágua = 220 l/m³
4. Determinação do consumo de cimento, Ccim, conforme a equação 2:
𝐶𝑐𝑖𝑚 =220
0,42 = 523,81 𝑘𝑔/𝑚³
5. Determinação do consumo de agregado graúdo, Bbrita, tabela 3 e equação 3:
Para Dmáx = 9,5 mm e MF = 2,40, tem-se:
Vc = 0,585
𝐵𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎 = 1500 𝑥 0,585 = 877,5 𝑘𝑔/𝑚³
46
6. Determinação do consumo de agregado miúdo, Careia, conforme as equações 4 e
5:
Volume de areia;
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (523,81
3100+
877,5
2570+
220
1000) = 0,269 𝑚³
Consumo de areia;
𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 2620 𝑥 0,269 = 704,78 𝑘𝑔/𝑚³
7. Definição do traço de concreto em massa TM:
523,81 : 704,78 : 877,5 : 220
8. Definição do traço unitário TU, equação 6:
1 ∶ 704,78
523,81∶
877,5
523,81∶
220
523,81
1 : 1,35 : 1,67 : 0,42
9. Calculo da quantidade de materiais para a produção dos corpos de prova:
Volume de concreto necessário para moldagem de 6 corpos de prova, diamêtro 10
cm e altura 20 cm:
Vcp = 11,31 l
𝐶𝑐𝑖𝑚 = (11,31
13,1 +
1,352,62 +
1,672,57
+ 0,42) = 5,93 𝑘𝑔
Careia = 1,35 x 5,93 = 8,00 kg
Cbrita = 1,67 x 5,93 = 9,90 kg
47
Aágua = 0,42 x 5,93 = 2,49 kg
Com os traços já determinados é realizado a mistura do concreto, que permite
realizar os ensaios de abatimento e resistência a compressão, afim de obter os resultados
requeridos pelo projeto.
4.3 EXEMPLO DE APLICAÇÃO MÉTODO EPUSP/IPT
Para este ensaio foram definidos os traços experimentais, 1:4, 1:5 e 1:6,
respectivamente, traço rico, intermediário e pobre. Iniciou-se os testes de teor de argamassa
(α) com o traço intermediário, 1:5, partindo de uma estimativa inicial de 35% de teor de
argamama, encontrando 51% como teor ideal. Definido o teor de argamassa, iniciou-se os
testes em cada traço para definir a relação água/cimento que atendesse o abatimento desejado,
60 ± 10 mm (Quadro 8).
Quadro 8 – Relação água/cimento em função dos traços
Fonte: Próprios autores, 2017
Após a moldagem dos corpos-de-prova, foram realizados ensaios de resistência a
compressão para cada um dos traços, com o tempo de cura de, 3, 7 e 28 dias. Os resultados
obtidos estão apresentados no quadro 9.
Quadro 9 – Resultados do ensaio de resistência a compressão
Fonte: Próprios autores, 2017
48
Com os resultados do quadro 9, e através das leis de comportamentos apresentadas
anteriormente no item 3.3 do capitulo 3, foi construído o diagrama de dosagem como mostra a
figura a seguir.
Figura 7 - Diagrama de dosagem
Fonte: Próprios autores, 2017
Com o diagrama de dosagem construido para as características específicas de cada
material utilizado na composição do concreto, procedeu-se para as dosagens com as seguintes
resistências de 20, 25 e 30 Mpa.
4.3.2 Dosagem para o concreto com fck de 20 Mpa:
1. Determinação da resitêncai média fcj, de acordo com a equação 1;
fcj = 20 + 1,65 x 5,5
fcj = 29,075 Mpa
Através do diagrama de dosagem é definido a relação água/cimento (a/c), o teor de
materiais secos (m) e o consumo de cimento (C) por m³ de concreto.
49
• a/c = 0,669
• m = 4,99
• C = 402,00 kg/m³
2. Determinação da proporção de agregados:
Proporção de areia (equação 8):
Proporção de brita (equação 9):
3. Determinação do traço unitário:
1 : 2,055 : 2,935 : 0,699
4. Calculo da quantidade de materiais para a produção dos corpos de prova:
Volume de concreto necessário para moldagem de 6 corpos de prova, diamêtro 10
cm e altura 20 cm:
Vcp = 11,31 l
𝐶𝑐𝑖𝑚 = (11,31
13,1 +
2,052,62 +
2,9352,57
+ 0,699) = 3,90 𝑘𝑔
Careia = 2,05 x 3,90 = 8,01 kg
Cbrita = 2,935 x 3,90 = 11,45 kg
Aágua = 0,699 x 3,90 = 2,613 kg
4.3.1 Dosagem para o concreto com fck de 25 Mpa:
𝑎 = 51% 𝑥 (1 + 4,99) − 1 = 2,055
𝑏 = 4,99 − 2,055 = 2,935
50
1. Determinação da resitêncai média fcj, de acordo com a equação 1;
fcj = 25 + 1,65 x 5,5
fcj = 34,075 Mpa
Através do diagrama de dosagem é definido a relação água/cimento (a/c), o teor de
materiais secos (m) e o consumo de cimento (C) por m³ de concreto.
• a/c = 0,52
• m = 3,653
• C = 454,033 kg/m³
2. Determinação da proporção de agregados:
Proporção de areia (equação 8):
Proporção de brita (equação 9):
3. Determinação do traço unitário:
1 : 1,37 : 2,28 : 0,52
4. Calculo da quantidade de materiais para a produção dos corpos de prova:
Volume de concreto necessário para moldagem de 6 corpos de prova, diamêtro 10
cm e altura 20 cm:
Vcp = 11,31 l
𝑎 = 51% 𝑥 (1 + 3,653) − 1 = 1,37
𝑏 = 3,653 − 1,373 = 2,28
51
𝐶𝑐𝑖𝑚 = (11,31
13,1 +
1,372,62 +
2,282,57
+ 0,52) = 5,02 𝑘𝑔
Careia = 1,37 x 5,02 = 6,90 kg
Cbrita = 2,28 x 5,02 = 11,45 kg
Aágua = 0,52 x 5,02 = 2,610 kg
4.3.3 Dosagem para o concreto com fck de 30 Mpa:
1. Determinação da resitêncai média fcj, de acordo com a equação 1;
fcj = 30+ 1,65 x 5,5
fcj = 39,075 Mpa
Através do diagrama de dosagem é definido a relação água/cimento (a/c), o teor de
materiais secos (m) e o consumo de cimento (C) por m³ de concreto.
• a/c = 0,40
• m = 2,568
• C = 593,494 kg/m³
2. Determinação da proporção de agregados:
Proporção de areia (equação 8):
Proporção de brita (equação 9):
3. Determinação do traço unitário:
1 : 0,82 : 1,75 : 0,40
𝑎 = 51% 𝑥 (1 + 2,568) − 1 = 0,82
𝑏 = 2,568 − 0,82 = 1,75
52
4. Calculo da quantidade de materiais para a produção dos corpos de prova:
Volume de concreto necessário para moldagem de 6 corpos de prova, diamêtro 10
cm e altura 20 cm:
Vcp = 11,31 l
𝐶𝑐𝑖𝑚 = (11,31
13,1 +
0,822,62 +
1,752,57
+ 0,40) = 6,60 𝑘𝑔
Careia = 0,82 x 6,60 = 5,40 kg
Cbrita = 1,75 x 6,60 = 11,55 kg
Aágua = 0,40 x 6,60 = 2,640 kg
Com os traços já determinados é realizado a mistura do concreto, que permite
realizar os ensaios de abatimento e resistência a compressão, afim de obter os resultados
requeridos pelo projeto.
4.4 RESULTADOS E ANÁLISE DO EXPERIMENTO
Com os traços determinados para cada um dos métodos de dosagem e suas
resistências definidas, foi realizado a mistura dos materiais para confecção do concreto, afim
de realizar os ensaios de abatimento do tronco de cone e resistência a compressão. Para fim de
calculos e obtenção dos traços foram estabelecidos os seguintes parâmetros, abatimento de 60
± 10 mm e resistências de 20, 25 e 30 MPa.
A figura 8 apresenta o ensaio de abatimento (Slump test) no tronco de cone para a
determinação da concistência e fluidez do concreto, foram utilizadas as seguintes ferramentas
para esse ensaio: molde de tronco de cone, placa metálica de base, haste de aço, concha e
trena. O ensaio foi produzido conforme a ABNT NBR NM 67:1996 seguindo todos os
requisitos estabelecidos.
53
Figura 8 – Ensaio de abatimento (Slump test)
Fonte: Próprios autores, 2017
As figuras 9 e 10 apresentam a moldagem e cura dos corpos de prova cilíndricos,
foram utilizados corpos de prova de dimensões 10 x 20 cm, haste de aço e concha, para a cura
do concreto foi utilizado a câmara úmida. O ensaio foi realizado de acordo a ABNT NBR
5738:2015.
Figura 9 – Corpos de prova
Fonte: Próprios autores, 2017
54
Figura 10 – Cura do concreto câmara úmida
Fonte: Próprios autores, 2017
O ensaio de resitência a compressão foi realizado segundo a ABNT NBR 5739:2007,
foi utilizado uma prensa elétrica digital, para realização do ensaio, apresentada na figura 11.
Figura 11 – Ensaio de resistência a compressão dos corpos de prova
Fonte: Próprios autores, 2017
55
Os quadros 10 e 11 apresentam os valores de abatimento e resistência à compressão
obtidos por meio dos ensaios realizados em laboratório, para os traços exemplos calculados e
apresentados nos itens 4.2 e 4.3, ACBP e EPUSP/IPT, nas idades definidas de acordo a
metodologia estabelecida por cada método de dosagem.
Quadro 10 – Ensaio de resistência à compressão e abatimento (ABCP)
Fonte: Próprios autores, 2017
Quadro 11 – Ensaio de resistência à compressão e abatimento (EPUSP/IPT)
Fonte: Próprios autores, 2017
O quadro 12 apresenta a variação do preço do concreto entre os dois métodos.
56
Quadro 12 – Relação de custo dos materiais
Fonte: Próprios autores, 2017
57
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O estudo realizado apresentou ótimos resultados e alcançou o seu objetivo,
comparando os dois métodos de dosagem, que são referências no Brasil. Verificou-se que os
métodos de dosagem adotados nessa pesquisa apresentaram resultados similares quanto a
resistência à compressão, porém em termos de trabalhabilidade, o método do EPUSP/IPT
apresentou melhor desempenho em relação ao método ABCP.
No método EPUSP/IPT, é elaborado um diagrama de dosagem especificamente para
as características de um determinado lote de materiais e para um abatimento e teor de
argamassa pré-estabelecidos, tendo assim uma melhor precisão nos resultados, alcançando os
requisitos de projeto estabelecidos. No entanto é um método bastante complexo de se
trabalhar, porque envolve várias etapas experimentais, exigindo bastante conhecimento e
prática na produção de concreto.
Quanto ao método ABCP, considera-se tabelas e gráficos prontos, elaborados por
pesquisadores por meio de resultados experimentais, sendo aplicado para diversos tipos de
materiais de forma generalizada, não tendo uma boa precisão nos resultados, necessitando de
ajustes para se obter os resultados exigidos em projeto. Porém é um método simples com um
roteiro bem detalhado e fácil de entender, com etapas, que podem ser seguidas por técnicos
com pouca experiência em dosagem de concreto.
Através da caracterização dos materiais, foi verificado que a umidade da areia estava
praticamente nula, com 0,18%, e a umidade relativa do ar, no período em que foi realizada a
produção do concreto, atingia apenas 18%. Isso explica o motivo pelo qual o método ABCP
apresentou uma trabalhabilidade muito abaixa da esperada na dosagem, pois o consumo de
água consumido pelos agregados foi muito maior que o usual do método. Uma solução seria
aumentar a relação água/cimento, pois quanto mais água na mistura, maior trabalhabilidade
terá o concreto em seu estado fresco, porém, com o aumento da água a resistência à
compressão decresce.
Sendo assim, a melhor solução seria o uso de aditivos plastificantes à mistura,
tornando o concreto fresco mais fluido, sem a necessidade de aumentar o consumo de água.
Enquanto no método EPUSP/IPT, o diagrama elaborado através dos testes experimentais em
laboratório, já considera essa baixa umidade para aquele material específico, tornando sua
relação água/cimento adequada, obtendo tanto a resistência à compressão quanto a
trabalhabilidade, sem a necessidade de correções no traço.
58
Em relação ao custo do concreto, foi feito uma comparação de preços no mercado,
onde o método EPUSP/IPT apresentou-se mais caro em relação ao método ABCP, com uma
diferença de preço de aproximadamente 8%. O método EPUSP/IPT tem um melhor
desempenho nos critérios de serviço, porém tem um custo maior para sua produção, tornando-
se menos econômico.
Os dois métodos podem ser utilizados e trabalhados de forma eficaz, dependendo da
necessidade e exigência de cada projeto, da disposição de recursos e equipamentos, para que
se possa desenvolver as atividades estabelecidas por cada método.
5.1 PROPOSTAS PARA ESTUDOS FUTUROS
Para fim de estudos e pesquisas futuras, é necessário desenvolver um estudo
aprofundado, com desenvolvimento teórico e experimental, para diversos tipos de materiais,
com características diferentes, afim de contribuir e aperfeiçoar os métodos de dosagem em
questão. Também pode ser feito um estudo em relação ao uso dos aditivos para concreto,
aditivos plastificantes e superplastificantes, verificar e analisar os principais benefícios desse
componente o qual é bastante utilizado na confecção de concretos, e ver o comportamento da
mistura utilizando esses métodos de dosagem com o auxílio do aditivo.
59
REFERÊNCIAS
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estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655 – Projeto de
estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2006.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 26 – Agregados -
Amostragem. Rio de Janeiro, 2001.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 27 – Agregados –
Redução da amostra de campo para ensaios de laboratório. Rio de Janeiro, 2001.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211 – Agregados para
concreto – Especificação. Rio de Janeiro, 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248 – Agregados -
Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52 – Agregado miúdo
– Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45 – Agregados –
Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, 2006.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 53 – Agregado graúdo
– Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de
Janeiro, 2009.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67 – Concreto –
Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738 – Concreto –
Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2015.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739 – Concreto – Ensaio
de compressão de corpos-de-prova-cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EMPRESAS DE SERVIÇOS DE CONCRETAGEM
DO BRASIL. ABESC – Manual do concreto dosado em central. São Paulo, 2007.
ASSUNÇÃO, José W. Curvas de dosagem para concretos convencionais e aditivados
confeccionados com materiais da região noroeste do paraná. Florianópolis: UFSC, 2002.
BOGGIO, Aldo J. Estudo comparativo de métodos de dosagem de concretos de cimento
Portland. Porto Alegre: UFRGS, 2007.
60
FERREIRA, Ricardo. Regressão linear simples: método dos mínimos quadrados.
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/15030/material/puc_mac
o2_12_equacoes-abrams-lyse-molinari.pdf. 26/07/2017.
GUERRA, Ruy Serafim de Teixeira. Método de dosagem da ABCP.
http://www.clubedoconcreto.com.br/2015/10/metodo-de-dosagem-da-abcp.html. 15/09/2017.
IBRACON. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de
materiais. ed. G.C. Isaia. 2. ed. São Paulo, 2010. 1712p. 1v, 2v.
IBRACON. Concreto: Ciência e tecnologia. ed. G.C. Isaia. 1. ed. São Paulo, 2011. 1946p.
1v, 2v.
PETRUCCI, Eládio Geraldo Requião. Concreto de cimento Portland. 9. ed. Atualizada e
rev. /por Vladimir Antonio Paulon. Porto Alegre – Rio de Janeiro: Globo, 1982. Enciclopédia
técnica universal Globo.
RIBEIRO, Carmen Couto; PINTO, Joana Darc da Silva; STARLING, Tadeu. Materiais de
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2011. 112p.
SHERATA, Ibrahim. Propriedades do concreto.
http://wwwp.coc.ufrj.br/~ibrahim/propriedade.htm. 10/09/2017.
VANDERLEI, Romel Dias. Método de dosagem EPUSP/IPT.
http://www.gdace.uem.br/romel/MDidatico/ConcretosEspeciais/PEU4025-Aula09-
Metodo%20de%20Dosagem.pdf. 15/09/2017.
61
ANEXO – RESULTADOS DE ENSAIO DE RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DE
CORPOS-DE-PROVA CILÍNDRICOS
62
63
64
65
66
67
68
69
70